Nome: Terzan 5

Segni particolari: Fossile cosmico della Via Lattea

Un gruppo internazionale di astronomi, guidati da Francesco Ferraro del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna, ha risolto un mistero durato oltre 40 anni: l’oggetto che si credeva un normalissimo ammasso globulare, Terzan 5, si è rivelato un corpo celeste fondamentale per comprendere l’origine della nostra galassia, infatti questo “fossile cosmico” appare legato alla formazione e allo sviluppo di ciò che oggi è definito Bulge galattico.

Francesco Ferraro ha presentato Terzan 5 a noi di Tra Scienza e Coscienza: “Situato a 19 000 anni-luce dalla Terra, nel Bulge della nostra galassia, è stato classificato come un ammasso globulare per oltre quarant’anni dalla sua scoperta. Apparentemente Terzan 5 ha le sembianze di un “normale” ammasso globulare, anche se le nostre osservazioni hanno mostrato che è uno degli ammassi più massicci (circa 2 milioni di volte la massa del Sole) della Via Lattea. Tuttavia la caratteristica che ha subito attratto la nostra attenzione è che esso ospita la più grande popolazione di pulsar veloci (stelle di neutroni in rapida rotazione) di qualsiasi sistema nella nostra galassia, e allora abbiamo cominciato a studiarlo in dettaglio. Già nel 2009 scoprimmo che Terzan5 conteneva due sotto-popolazioni di stelle con abbondanze chimiche differenti (fatto del tutto anomalo per un normale ammasso globulare). Dopo 7 anni di ricerca e grazie alla straordinaria combinazione di immagini ottenute con HST e con telescopi da terra, corretti con ottiche adattive, siamo stati finalmente in grado di datare queste popolazioni: la componente stellare più vecchia risale a 12 miliardi di anni fa (questo significa che Terzan5 si è formato proprio all’inizio della storia della Via Lattea, quando l’Universo aveva appena 1 miliardo di anni), la popolazione giovane ha solo 4.5 miliardi di anni, quindi circa la stessa età del Sole. Queste caratteristiche fanno assomigliare piu Terzan5 ad una piccola galassia piuttosto che ad un ammasso globulare: per questo riteniamo che esso non sia un ammasso globulare genuino, ma piuttosto un frammento di qualcosa di più massiccio, probabilmente legato al processo di formazione della galassia”.

Per arrivare a questa intuizione c’è voluto un lungo studio, pubblicato oggi sull’Astrophysical Journal, realizzato attraverso strumenti come il Telescopio Spaziale Hubble (precisamente con l`Advanced Camera for Surveys e la Wide Field Camera 3), il Very Large Telescope (VLT) dell`European Southern Observatory (ESO) e il telescopio Keck (USA), che corregge le distorsioni che l`atmosfera terreste produce nelle immagini.

L’oggetto studiato può tranquillamente definirsi come un pezzo chiave nello sviluppo della nostra galassia, legato indissolubilmente al suo passato. Appare riduttivo quindi classificare Terzan come ammasso globulare, per questo Davide Massari, co-autore della ricerca e membro del Cosmic Lab che da anni studia l’ interazione tra le dinamiche e l’evoluzione stellare, ci ha spiegato come è possibile esprimere il rapporto tra Terzan5, la Via Lattea e le galassie remote: “Ad oggi, la ricerca astronomica ci porta a credere che tutte le galassie spirali che vediamo nell’universo, inclusa la Via Lattea, si siano formate ed evolute seguendo un percorso comune. Tuttavia, non tutti i passi di questo percorso sono chiari, e anzi molti di essi sono tuttora dibattuti. Uno di questi riguarda la formazione dello sferoide stellare centrale comune alla maggioranza di queste galassie. Lo studio di galassie lontane, ovvero di galassie che si stanno formando, ha rivelato che le loro regioni centrali si costituirebbero dalla fusione di sistemi stellari con caratteristiche peculiari (vecchi, massivi, e con una chimica tipica di sistemi formatisi molto rapidamente). I resti di questi “mattoni galattici” si dovrebbero quindi osservare nelle galassie vicine, ovvero già formate ed evolute, ma fino ad ora questo collegamento era mancante. Con la scoperta delle caratteristiche uniche di Terzan 5, che corrispondono a quelle osservate per i “mattoni” nelle galassie lontane, questo collegamento è finalmente stato trovato”.

L’interesse per la ricerca è dovuto alla rilevazione di addirittura due popolazioni stellari nell’ammasso “atipico”, le differenze tra gli astri non sono solamente di tipo chimico, ma soprattutto dal punto di vista anagrafico: le due tipologie di stelle si portano circa 7 miliardi di anni.

Questo dato sensazionale ci è stato raccontato dall’astrofisico Massari, osservare Terzan è stato come scrutare la storia della Via Lattea: “I sistemi che somigliano a Terzan 5, ovvero gli ammassi globulari, sono costituiti da stelle nate nel medesimo episodio di formazione, quindi aventi stessa età e composizione chimica. La nostra ricerca ha evidenziato che Terzan 5 viola entrambe queste caratteristiche. Questo implica che, nonostante le sue apparenze, Terzan 5 non è un ammasso globulare, ma un sistema stellare più complesso che ha subito un’evoluzione peculiare. Terzan 5 è nato come un sistema molto massivo nelle primissime fasi della vita della Via Lattea, ed ha rapidamente formato la sua popolazione stellare vecchia. A causa della sua massa, Terzan 5 ha poi spiraleggiato verso il centro della galassia, dove un evento violento ha riacceso la formazione stellare, formando la popolazione giovane. A causa dell’interazione con altri sistemi stellari, infine, Terzan 5 ha iniziato a disgregarsi formando lo sferoide centrale della Galassia, ma è riuscito a sopravvivere parzialmente fino ad oggi”.

Le caratteristiche anagrafiche dell’oggetto hanno fatto balzare gli scienziati dalle sedie, infatti i segni distintivi dell’ammasso sono riconducibili al bulge galattico, Ferraro è stato molto preciso su tale aspetto: “Le caratteristiche sono molto, molto particolari (non si osservano in nessuna altra regione della nostra Galassia e/o nelle sue vicinanze) questo suggerisce che Terzan5 sia intimamente legato al bulge, Forse si tratta di un frammento primordiale sopravvissuto alla distruzione”.

Ovviamente fuori da Terzan 5 e dagli occhi dei telescopi attualmente in uso potrebbero nascondersi altre fucine e fossili cosmici pieni di storie e dati. Per ampliare il nostro orizzonte non si può non dare uno sguardo ai futuri strumenti che permetteranno agli scienziati di scrutare il cielo. Massari è stato molto chiaro ed è pronto ad una nuova stagione di scoperte: “Terzan 5 si trova in una regione della Galassia dove la luce delle stelle viene intrappolata dalla grande quantità di polvere intergalattica. Per aggirare questa difficoltà, le osservazioni più efficaci sono quelle in luce infrarossa. In questo senso, un fondamentale contributo sarà quello proveniente nel prossimo futuro dal telescopio spaziale James Webb Telescope (JWST). Tuttavia, recentemente, anche le osservazioni infrarosse da terra hanno subito un drastico miglioramento grazie alla tecnica dell’ottica adattiva, che consente di pareggiare e talvolta migliorare le prestazioni dei telescopi spaziali. Grazie a questa tecnica, l’avvento nel 2024 dell’E-ELT, un telescopio dal diametro di 39 metri (!), rivoluzionerà l’astronomia infrarossa, e ci consentirà di investigare le regioni ad ora inaccessibili della nostra Galassia, dove altri sistemi come Terzan 5 potrebbero nascondersi”.

Studiare questi oggetti, come ci ha raccontato Ferraro, ci permette di aprire gli occhi su quello che è stato il nostro passato cosmico: “Tali fossili permettono di ricostruire un importante pezzo della storia della Via Lattea. Infatti, come gli archeologici scavano nella polvere accumulatasi sui

resti delle civiltà passate, dissotterrando pezzi fondamentali della storiadell’umanità, allo stesso modo noi abbiamo svelato un cimelio cosmico straordinario: la storia della formazione delle prime strutture cosmiche (come la nostra Galassia), al tempo in cui l’Universo era ancora neonato (aveva solo un miliardo di anni), è scritta in frammenti come questo”.

Il progetto Cosmic Lab ha riportato, attraverso questo studio approfondito di Terzan 5, un’altra vittoria: gli 1,8 milioni di euro serviti a finanziare le attività, hanno regalato in questo piovoso giorno di settembre bel po’ di luce e raggi cosmici su tutta la ricerca astrofisica e astronomica italiana.

Gianluigi Marsibilio

 

Crediti Foto (ESA/Hubble)